SpringBoot進(jìn)階(叁)：Spring Boot啟動(dòng)過(guò)程分析

首先貼一張很不錯(cuò)的圖，springboot啟動(dòng)結(jié)構(gòu)圖，圖片出自springboot啟動(dòng)流程解析。

本文的分析基于Spring Boot 2.1.*，非Spring的代碼只有下面這個(gè)啟動(dòng)main函數(shù)：

@SpringBootApplication public class App { public static void main(String[] args) { SpringApplication application = new SpringApplication(AppServer.class); application.run(args); } }

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構(gòu)造函數(shù)

SpringApplication的構(gòu)造函數(shù)實(shí)例化了初始化上下文的各種接口–ApplicationContextInitializer以及-–ApplicationListener，要注意的是這里的實(shí)例化，并不像平時(shí)的Spring Components一樣通過(guò)注解和掃包完成，而是通過(guò)一種不依賴Spring上下文的加載方法，這樣才能在Spring完成啟動(dòng)前做各種配置。

Spring的解決方法是以接口的全限定名作為key，實(shí)現(xiàn)類的全限定名作為value記錄在項(xiàng)目的META-INF/spring.factories文件中，然后通過(guò)SpringFactoriesLoader工具類提供靜態(tài)方法進(jìn)行類加載并緩存下來(lái)，spring.factories是Spring Boot的核心配置文件，后面會(huì)繼續(xù)說(shuō)明。

另外比較有意思的是兩個(gè)deduce方法，Spring Boot項(xiàng)目主要的目標(biāo)之一就是自動(dòng)化配置，通過(guò)這兩個(gè)deduce方法可以看出，Spring Boot的判斷方法之一是檢查系統(tǒng)中是否存在的核心類。

public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class... primarySources) { this.resourceLoader = resourceLoader; Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null"); this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources)); this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();//通過(guò)核心類判斷是否開(kāi)啟、開(kāi)啟什么web容器 //實(shí)例化初始器 setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class)); //實(shí)例化- setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class)); this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass(); }

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Run

初始化完成之后就進(jìn)到了run方法，run方法完成了所有Spring的整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程：準(zhǔn)備Environment——發(fā)布事件——?jiǎng)?chuàng)建上下文、bean——刷新上下文——結(jié)束，其中穿插了很多-的動(dòng)作，并且很多邏輯都是靠各種-的實(shí)現(xiàn)類執(zhí)行的，所以在分析run方法之前，先看下各種核心-、接口的作用。

ConfigurableApplicationContext

不得不說(shuō)，用IDEA分析源碼真的很方便，直接生成接口的UML類圖：

相對(duì)于只讀的ApplicationContext而言，ConfigurableApplicationContext提供了配置上下文的接口，如設(shè)置Environment、-、切面類、關(guān)閉上下文的鉤子等，還有刷新上下文的接口。默認(rèn)是只讀的接口，接口名前面加Configurable對(duì)應(yīng)是一個(gè)提供可配置接口的新接口——在Spring很多配置相關(guān)的接口中都有這樣的繼承形式，例如ConfigurableEnvironment和Environment、ConfigurablePropertyResolver和PropertyResolver、ConfigurableBeanFactory和BeanFactory等等。

繼承的三個(gè)父類接口里，Closeable提供了關(guān)閉時(shí)資源釋放的接口，Lifecycle是提供對(duì)生命周期控制的接口(start\stop)以及查詢當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的接口，ApplicationContext則是配置上下文的中心配置接口，繼承了其他很多配置接口，其本身提供查詢諸如id、應(yīng)用程序名等上下文檔案信息的只讀接口，以及構(gòu)建自動(dòng)裝配bean的工廠（注釋上官方說(shuō)該接口提供的工廠是用于注冊(cè)上下文外部的bean的，但調(diào)試發(fā)現(xiàn)和在程序內(nèi)@Autowired獲取到的工廠是同一個(gè)對(duì)象…）。簡(jiǎn)單寫下ApplicationContext繼承的父類接口。

EnvironmentCapable 提供Environment接口。

MessageSource 國(guó)際化資源接口。

ApplicationEventPublisher 事件發(fā)布器。

ResourcePatternResolver 資源加載器。

HierarchicalBeanFactory、ListableBeanFactory 這兩個(gè)都繼承了bean容器的根接口BeanFactory，具體在另一篇博客Spring的bean工廠分析分析。

ConfigurableEnvironment 一般在寫業(yè)務(wù)代碼時(shí)使用的都是只讀類型的接口Environment，該接口是對(duì)運(yùn)行程序環(huán)境的抽象，是保存系統(tǒng)配置的中心，而在啟動(dòng)過(guò)程中使用的則是可編輯的ConfigurableEnvironment。接口的UML類圖如下，提供了合并父環(huán)境、添加active profile以及一些設(shè)置解析配置文件方式的接口。

其中一個(gè)比較重要的方法MutablePropertySources getPropertySources();，該方法返回一個(gè)可編輯的PropertySources，如果有在啟動(dòng)階段自定義環(huán)境的PropertySources的需求，就可以通過(guò)該方法設(shè)置。

EventPublishingRunListener

該-實(shí)際上是一個(gè)用于廣播Spring事件的廣播器，實(shí)現(xiàn)SpringApplicationRunListener接口的方法都是包裝一個(gè)Spring事件并進(jìn)行廣播，例如：

@Override public void contextPrepared(ConfigurableApplicationContext context) { this.initialMulticaster.multicastEvent(new ApplicationContextInitializedEvent(this.application, this.args, context)); } @Override public void running(ConfigurableApplicationContext context) { context.publishEvent(new ApplicationReadyEvent(this.application, this.args, context)); }

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可以看到有兩種廣播方式，一種是當(dāng)Spring還在啟動(dòng)的時(shí)候，通過(guò)-內(nèi)部的SimpleApplicationEventMulticaster廣播器進(jìn)行廣播；一種是當(dāng)Spring啟動(dòng)完成內(nèi)部的廣播器可用時(shí)，直接調(diào)用上下文提供的接口進(jìn)行廣播。

繼續(xù)分析Run

了解了一些核心的接口后，就可以啟動(dòng)Debug模式運(yùn)行Run方法了，由于涉及的方法調(diào)用很多，以下代碼將拆分源碼，并將方法簽名記在前面。

首先開(kāi)啟了一個(gè)秒表用來(lái)統(tǒng)計(jì)啟動(dòng)時(shí)間并在日志打印（如果開(kāi)啟控制字），聲明了一些在后面需要用到的變量，然后開(kāi)始初始化SpringApplicationRunListener類型的-，SpringApplicationRunListeners對(duì)-List進(jìn)行了封裝，例如調(diào)用.starting()時(shí)會(huì)遍歷內(nèi)部所有-調(diào)用其.starting()方法。

public ConfigurableApplicationContext run(String... args){ StopWatch stopWatch = new StopWatch(); stopWatch.start(); ConfigurableApplicationContext context = null; Collection exceptionReporters = new ArrayList<>(); configureHeadlessProperty();//開(kāi)啟設(shè)置，讓系統(tǒng)模擬不存在io設(shè)備，略。。 SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);//初始化- listeners.starting(); ... private SpringApplicationRunListeners getRunListeners(String[] args) { Class[] types = new Class[] { SpringApplication.class, String[].class };//SpringApplicationRunListener的構(gòu)造函數(shù)參數(shù)類型 return new SpringApplicationRunListeners(logger, getSpringFactoriesInstances(SpringApplicationRunListener.class, types, this, args)); } private Collection getSpringFactoriesInstances(Class type, Class[] parameterTypes, Object... args) { ClassLoader classLoader = getClassLoader();//從當(dāng)前線程獲取類加載器 //Spring的類加載工具會(huì)從注冊(cè)文件META-INF/spring.factories用指定的類加載器加載類，這里返回相應(yīng)類型的實(shí)現(xiàn)類全限定名 Set names = new LinkedHashSet<>(SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader)); List instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes, classLoader, args, names);//實(shí)例化 //Spring的排序工具，對(duì)繼承了Ordered接口或者@Priority標(biāo)記的類進(jìn)行排序 AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances); return instances; }

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調(diào)試發(fā)現(xiàn)，注冊(cè)為SpringApplicationRunListener的實(shí)現(xiàn)類只有EventPublishingRunListener，之前說(shuō)過(guò)該注冊(cè)器是一個(gè)用于廣播Spring事件的廣播器，進(jìn)到構(gòu)造函數(shù)中可以看到都有哪些-被綁定到了這個(gè)廣播器中，這里每個(gè)-的作用就不再深入了，需要說(shuō)的是，如果在項(xiàng)目中有什么需要集成到Spring的框架，可以注冊(cè)SpringApplicationRunListener\ApplicationListener的實(shí)現(xiàn)類，監(jiān)聽(tīng)Spring的不同啟動(dòng)事件并執(zhí)行集成的邏輯。當(dāng)然也有別的方法，例如：Creating a Custom Starter with Spring Boot。

繼續(xù)往下看run方法，這里重點(diǎn)是準(zhǔn)備Environment的邏輯。首先Spring會(huì)根據(jù)web容器的類型新建一個(gè)ConfigurableEnvironment，不同的web容器類型的Environment會(huì)重載customizePropertySources方法，該方法會(huì)注入不同的propertySources，例如如果開(kāi)啟內(nèi)嵌的Servlet容器，就會(huì)注入servlet context init params等相關(guān)的參數(shù)。接下來(lái)會(huì)對(duì)新建的Environment執(zhí)行配置寫入的邏輯，主要是把main方法中設(shè)置到SpringApplication的參數(shù)寫入到Environment中，然后發(fā)布ApplicationEnvironmentPreparedEvent事件，做一些綁定后返回Environment。

try { ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);//封裝main方法的參數(shù) //初始化填充Environment的參數(shù) ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,applicationArguments); configureIgnoreBeanInfo(environment);//設(shè)置獲取BeanInfo的一個(gè)參數(shù)，有興趣的可以去了解下Introspector.getBeanInfo(Class beanClass, int flags)這個(gè)方法 ... private ConfigurableEnvironment prepareEnvironment(SpringApplicationRunListeners listeners, ApplicationArguments applicationArguments) { //新建\獲取當(dāng)前Environment實(shí)例 ConfigurableEnvironment environment = getOrCreateEnvironment(); configureEnvironment(environment, applicationArguments.getSourceArgs());//配置參數(shù) listeners.environmentPrepared(environment);//發(fā)布事件 bindToSpringApplication(environment);//綁定"spring.main"為當(dāng)前的application，做SpEL用 if (!this.isCustomEnvironment) {//轉(zhuǎn)換environment的類型，但這里應(yīng)該類型和deduce的相同不用轉(zhuǎn)換 environment = new EnvironmentConverter(getClassLoader()).convertEnvironmentIfNecessary(environment, deduceEnvironmentClass()); } //將現(xiàn)有的配置封裝成ConfigurationPropertySourcesPropertySource，看起來(lái)是為了做SpEL的，看不懂~ ConfigurationPropertySources.attach(environment); return environment; } protected void configureEnvironment(ConfigurableEnvironment environment, String[] args) { if (this.addConversionService) {//默認(rèn)開(kāi)啟，會(huì)注入一組轉(zhuǎn)換工具，例如StringToDurationConverter ConversionService conversionService = ApplicationConversionService.getSharedInstance(); environment.setConversionService(ConfigurableConversionService) conversionService); } configurePropertySources(environment, args);//如果main啟動(dòng)時(shí)設(shè)置了默認(rèn)參數(shù)或者有命令行參數(shù)，則寫入到environment中 configureProfiles(environment, args);//如果main啟動(dòng)時(shí)設(shè)置了profile，則寫入到environment的ActiveProfiles中 }

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繼續(xù)往下看run方法，這里會(huì)創(chuàng)建Spring的上下文實(shí)例，詳情請(qǐng)看另一篇博客Spring Boot Context分析，簡(jiǎn)而言之就是根據(jù)Web容器類型的不同來(lái)創(chuàng)建不用的上下文實(shí)例。

Banner printedBanner = printBanner(environment);//打印標(biāo)語(yǔ) context = createApplicationContext();//創(chuàng)建上下文實(shí)例 //異常播報(bào)器，默認(rèn)有org.springframework.boot.diagnostics.FailureAnalyzers exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class, new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context); ...

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繼續(xù)往下看run方法，接下來(lái)是對(duì)剛創(chuàng)建的上下文完成加載。加載過(guò)程先填充Environment以及設(shè)置的參數(shù)，然后執(zhí)行注冊(cè)到spring.factories的ApplicationContextInitializer切面，如果自己實(shí)現(xiàn)切面的話要注意這時(shí)context已經(jīng)有的信息是什么。接著發(fā)布ApplicationContextInitializedEvent事件，然后加載bean，最后發(fā)布ApplicationPreparedEvent事件。

prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,printedBanner); ... private void prepareContext(ConfigurableApplicationContext context, ConfigurableEnvironment environment, SpringApplicationRunListeners listeners, ApplicationArguments applicationArguments, Banner printedBanner) { context.setEnvironment(environment); //如果application有設(shè)置beanNameGenerator、resourceLoader就將其注入到上下文中，并將轉(zhuǎn)換工具也注入到上下文中 postProcessApplicationContext(context); applyInitializers(context);//調(diào)用初始化的切面 listeners.contextPrepared(context);//發(fā)布ApplicationContextInitializedEvent事件 if (this.logStartupInfo) {//日志 logStartupInfo(context.getParent() == null); logStartupProfileInfo(context); } // Add boot specific singleton beans ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = context.getBeanFactory(); beanFactory.registerSingleton("springApplicationArguments", applicationArguments);//注入main方法的參數(shù) if (printedBanner != null) { beanFactory.registerSingleton("springBootBanner", printedBanner); } if (beanFactory instanceof DefaultListableBeanFactory) { //如果bean名相同的話是否允許覆蓋，默認(rèn)為false，相同會(huì)拋出異常 ((DefaultListableBeanFactory) beanFactory).setAllowBeanDefinitionOverriding(this.allowBeanDefinitionOverriding); } // 這里獲取到的是BootstrapImportSelectorConfiguration這個(gè)class，而不是自己寫的啟動(dòng)來(lái)，這個(gè)class是在之前注冊(cè)的BootstrapApplicationListener的監(jiān)聽(tīng)方法中注入的 Set